一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，包括數(shù)字部分和模擬部分，述數(shù)字部分包括相位控制字生產(chǎn)模塊、Cordic算法正弦波產(chǎn)生模塊、Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊和數(shù)字輸入輸出接口；所述模擬部分包括激勵(lì)部分、DA轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊。用于激勵(lì)部分的輸入的激勵(lì)信號(hào)是有高度可控的復(fù)合頻率產(chǎn)生，是通過(guò)數(shù)字頻率合成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為產(chǎn)生多種頻率相位復(fù)合的波形，采用分布式Cordic運(yùn)算陣列來(lái)生成波形幅值。再通過(guò)DA輸出到差分驅(qū)動(dòng)單元。本發(fā)明檢測(cè)精度高、抗雜散寄生電容性能好、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)、不存在電荷注入的問(wèn)題、大量使用數(shù)字電路使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于控制，采用分布式并行計(jì)算，大幅度降低功耗。
【專利說(shuō)明】一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，具體涉及一種針對(duì)特殊電容檢測(cè)技術(shù)的，基于分布式計(jì)算的新型結(jié)構(gòu)的低功耗控制芯片，屬于芯片制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]投射式互電容觸控屏采用投射式觸控技術(shù)的互電容檢測(cè)方法可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，其抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)使其成為未來(lái)的主流。投射式互電容觸控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是找到合適的觸控檢測(cè)電路、較優(yōu)的算法軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)觸摸位置準(zhǔn)確報(bào)坐標(biāo)，并同時(shí)能降低成本和功耗。因電容式觸控技術(shù)在國(guó)內(nèi)真正發(fā)展只有2?3年時(shí)間，目前技術(shù)方案尚未成熟,一些核心技術(shù)及專利屏障為觸摸屏的進(jìn)一步發(fā)展形成一定的阻礙。
[0003]觸摸屏控制芯片主要作用是檢測(cè)電容觸摸屏上的電容變化，降低噪音影響，提供高信噪比的有效信號(hào)。就檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)目前主要有三種檢測(cè)方案:開關(guān)電容法觸摸感應(yīng)技術(shù)、基于弛張振蕩的觸摸感應(yīng)技術(shù)以及基于電荷轉(zhuǎn)移的觸摸感應(yīng)技術(shù)。開關(guān)電容觸摸感應(yīng)主要專利被美國(guó)Cypress新思等公司所壟斷；張馳震蕩感應(yīng)雖無(wú)專利壁壘，但是容易受到雜散寄生電容影響，精度難以提高；電荷轉(zhuǎn)移感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易受溫度影響嚴(yán)重。而為了提高信噪比，以CypressAtmel公司為代表的美國(guó)觸控廠商，采用了提高觸控屏工作電壓(10-12V)的辦法，這也大大增加了功耗。如9.75寸實(shí)現(xiàn)5點(diǎn)觸摸的耗電流在40mA左右，10點(diǎn)觸摸則達(dá)到了 80mA之多。從電路結(jié)構(gòu)上說(shuō)，以匯頂、敦泰、mstar為代表國(guó)產(chǎn)廠商，都是采用MCU+DSP結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新突破緩慢、同質(zhì)化嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，采用新型的電容檢測(cè)技術(shù)，配合其特定的電路結(jié)構(gòu)，提供一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，包括數(shù)字部分和模擬部分，其中，所述數(shù)字部分包括相位控制字生產(chǎn)模塊、Cordic算法正弦波產(chǎn)生模塊、Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊和數(shù)字輸入輸出接口 ；所述模擬部分包括激勵(lì)部分、DA轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊；所述相位控制字生產(chǎn)模塊的第一輸出端經(jīng)過(guò)Cordic算法正弦波產(chǎn)生模塊與DA轉(zhuǎn)換模塊相連接，相位控制字生產(chǎn)模塊的第二與輸出端與Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的第二輸入端相連接，AD采樣模塊的輸出端與Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的第一輸入端相連接,Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的輸出端與數(shù)字輸入輸出接口的輸入端相連接，數(shù)字輸入輸出接口的輸出端和相位控制字生產(chǎn)模塊的輸入端相連接；所述激勵(lì)部分具體為一組由差分共軛的激勵(lì)結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)組成的電容感應(yīng)電路，激勵(lì)部分檢測(cè)電容的大小，并將其放映成對(duì)應(yīng)的電壓，激勵(lì)部分分別與DA轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊相連接，所述DA轉(zhuǎn)換模塊把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)，所述AD采樣模塊檢測(cè)激勵(lì)返回信號(hào)的模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述DA轉(zhuǎn)換模塊為復(fù)合頻率波形發(fā)生器。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述AD采樣模塊為高速AD采樣芯片。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述激勵(lì)部分的輸入激勵(lì)信號(hào)具體為:采用數(shù)字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生高度可控的復(fù)合頻率。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，采用分布式Cordic運(yùn)算陣列產(chǎn)生成波形幅值，進(jìn)而產(chǎn)生頻率相位復(fù)合的波形。
[0011]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0012]1.檢測(cè)精度高:在3.3伏的工作電壓下，能檢測(cè)到飛法級(jí)別的電容變化，靈敏度達(dá)到I飛法/毫伏；
[0013]2.抗雜散寄生電容性能好:雜散電容是微小電容變化的10倍-100倍仍然不會(huì)影響測(cè)量精度；
[0014]3.抗環(huán)境干擾能力強(qiáng):對(duì)環(huán)境的溫度不敏感，可任意改變工作頻率以降低噪音干擾；
[0015]4.無(wú)模擬開關(guān)結(jié)構(gòu)，完全不存在電荷注入的問(wèn)題；
[0016]5.大量使用數(shù)字 電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制；
[0017]6.采用分布式并行計(jì)算，大幅度降低功耗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的激勵(lì)部分電路圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)設(shè)計(jì)思路的邏輯連接示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0022]本發(fā)明實(shí)施例的激勵(lì)部分電路圖如圖1所示，所居實(shí)施例為現(xiàn)有技術(shù)中一種常見的電路結(jié)構(gòu)，在此不作具體描述。
[0023]當(dāng)運(yùn)算放大器反饋電阻足夠大的時(shí)候可以得到近似方程:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，其特征在于:包括數(shù)字部分和模擬部分，其中，所述數(shù)字部分包括相位控制字生產(chǎn)模塊、Cordic算法正弦波產(chǎn)生模塊、Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊和數(shù)字輸入輸出接口 ；所述模擬部分包括激勵(lì)部分、DA轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊； 所述相位控制字生產(chǎn)模塊的第一輸出端經(jīng)過(guò)Cordic算法正弦波產(chǎn)生模塊與DA轉(zhuǎn)換模塊相連接，相位控制字生產(chǎn)模塊的第二與輸出端與Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的第二輸入端相連接，AD采樣模塊的輸出端與Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的第一輸入端相連接,Cordic算法數(shù)字解調(diào)模塊的輸出端與數(shù)字輸入輸出接口的輸入端相連接，數(shù)字輸入輸出接口的輸出端和相位控制字生產(chǎn)模塊的輸入端相連接； 所述激勵(lì)部分具體為一組由差分共軛的激勵(lì)結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)組成的電容感應(yīng)電路，激勵(lì)部分檢測(cè)電容的大小，并將其放映成對(duì)應(yīng)的電壓，激勵(lì)部分分別與DA轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊相連接，所述DA轉(zhuǎn)換模塊把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)，所述AD采樣模塊檢測(cè)激勵(lì)返回信號(hào)的模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，其特征在于:所述DA轉(zhuǎn)換模塊為復(fù)合頻率波形發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，其特征在于:所述AD采樣模塊為高速AD采樣芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，其特征在于，所述激勵(lì)部分的輸入激勵(lì)信號(hào)具體為:采用數(shù)字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生高度可控的復(fù)合頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式結(jié)構(gòu)的低功耗電容觸摸屏控制芯片，其特征在于，采用分布式Cordic運(yùn)算陣列產(chǎn)生成波形幅值，進(jìn)而產(chǎn)生頻率相位復(fù)合的波形。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK103955322SQ201410174415
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】李鵬, 方元, 翁理國(guó), 胡凱, 夏旻 申請(qǐng)人:南京九洲云拓電子信息技術(shù)有限公司